(57)【要約】【課題】  流路の遮断及び圧力調整という困難な環境設定を経ることなく、適時に零点補正を行うことができる超音波流量計の零点補正方法及びその装置の提供。【解決手段】  流路１の上流及び下流に、一対の超音波センサ２，２を相対向して設置し流体の流量を検出する超音波式流量計の零点補正方法において、計測波Ｗの順往復時間と逆往復時間の往復時間差を流量計測のオフセット値に換算し、当該オフセット値のレベルを超音波流量計が導くべき流量の零点として更新する流量補正ステップを経る超音波流量計の零点補正方法及びその装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路（１）の上流及び下流に、一対の超音波センサ（２，２）を、当該流路（１）を横切り、且つ相互に対向する位置関係となるように設置し、流体が流れる方向に計測波（Ｗ）を通過させる際の所要時間と、流体の流れに逆らう方向に計測波（Ｗ）を通過させる際の所要時間の往路差に基いて流体の流量を検出する超音波式流量計の零点補正方法において、
上流側の超音波センサ（２）を送信モードに設定し、上流側の超音波センサ（２）から下流側の超音波センサ（２）に向けて計測波（Ｗ）を発信し、次いで、上流側の超音波センサ（２）を受信モードに設定し、前記計測波（Ｗ）を、発信元の上流側の超音波センサ（２）で受信し、発信から受信に至る順往復時間を検出する第一の時間計測ステップと、
下流側の超音波センサ（２）を送信モードに設定し、下流側の超音波センサ（２）から流側の超音波センサ（２）に向けて計測波（Ｗ）を発信し、次いで、下流側の超音波センサ（２）を受信モードに設定し、前記計測波（Ｗ）を、発信元の下流側の超音波センサ（２）で受信し、発信から受信に至る逆往復時間を検出する第二の時間計測ステップと、
順往復時間と逆往復時間の往復時間差を流量計測のオフセット値に換算し、当該オフセット値のレベルを、超音波流量計が導くべき流量の零点として更新する流量補正ステップを経ることを特徴とする超音波流量計の零点補正方法。
【請求項２】
流路（１）の上流及び下流に、一対の超音波センサ（２，２）を、当該流路（１）を横切り、且つ相互に対向する位置関係となるように設置し、流体が流れる方向に計測波（Ｗ）を通過させる際の所要時間と、流体の流れに逆らう方向に計測波（Ｗ）を通過させる際の所要時間の往路差に基いて流体の流量を検出する超音波式流量計の零点補正装置において、
上流側の超音波センサ（２）を送信モードに設定し、上流側の超音波センサ（２）から下流側の超音波センサ（２）に向けて計測波（Ｗ）を発信し、上流側の超音波センサ（２）を受信モードに設定し、発信した計測波（Ｗ）を発信元の上流側の超音波センサ（２）で受信する処理と、
下流側の超音波センサ（２）を送信モードに設定し、下流側の超音波センサ（２）から上流側の超音波センサ（２）に向けて計測波（Ｗ）を発信し、下流側の超音波センサ（２）を受信モードに設定し、発信した計測波（Ｗ）を発信元の下流側の超音波センサ（２）で受信する処理を行う零点補正制御手段（３）と、
上流側の超音波センサ（２）の発信時と同センサ（２）の受信時を受けて発信から受信に至る順往復時間を検出すると共に、下流側の超音波センサ（２）の発信時と上流側の超音波センサ（２）の受信時を受けて発信から受信に至る逆往復時間を検出する往復時間検出手段（４）と、
順往復時間と逆往復時間の往復時間差を導き当該往復時間差を流量計測のオフセット値に換算するオフセット検出手段（５）と、
当該オフセット値のレベルを超音波式流量計が導くべき流量の零点として更新する零点補正手段（６）を備えることを特徴とする超音波式流量計の零点補正装置。
【請求項３】
補正制御手段（３）の稼働に際し計測波（Ｗ）の発信出力を補正用出力に増加させる出力調整手段を備える前記請求項２に記載の超音波式流量計の零点補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
超音波式流量計に関するものであって、特に、流量ゼロの状況を正確に検出する零点補正方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波流量計では、流体が流通する流路の上流及び下流に、一対の超音波センサを、当該流路を横切り、且つ相互に対向する位置関係で設置し、流体が流れる方向（順方向）に送信波形を通過させる際の所要時間と、流体の流れに逆らう方向（逆方向）に送信波形を通過させる際の所要時間の差に基いて流体の流量を検出するものである。
【０００３】
しかし、前記所要時間は、超音波センサの特性差によって誤差があり、また、当該誤差に起因して、当該所要時間から導かれた流体の流量にオフセットが生じる。そして、当該オフセットは、継時・経年変化も生じ、正確な流量の計測に困難を来す原因となる（例えば特許文献３参照）。
【０００４】
従来、この様なオフセットの補正法が種々提供されており、下記特許文献１には、所定の期間を零点計測期間と設定し、この期間中に超音波センサで計測した最低の流量をガス流量の零点とする手法が記され、特許文献２には、ガス非使用時に、そのガス流路を遮断し、その状態下ガス流路遮断部より下流側のガス圧力を検出して、圧力効果の有無を確認し、圧力降下なしと確認された場合に流量計測を実行し、その際の流量を零点に設定する手法が記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１１０４３号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６０７６号公報
【特許文献３】特許第３８８８９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記従来の方法に観られる様に、ゼロ流量を計測し補正を行うには、配管に接続されていない製造時に行うか、又は配管に接続されている場合にあっては、ガス器具の使用を停止し、且つ配管の圧力変動の影響を受けないように遮断弁を閉じる等により、超音波センサが介在する配管にガスが流通していない環境を作り出して行わなければならなかった。
通常の使用環境においては、何時ガスが流通し遮断しているかが判断できないことから、設置状態において零点を正確に補正することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、流路の流通を遮断し、流路内の圧力を常圧にするという極めて困難な環境設定を経ることなく、適時に零点補正を行うことができる超音波流量計の零点補正方法及びその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明による超音波流量計の零点補正方法は、流路の上流及び下流に、一対の超音波センサを、当該流路を横切り、且つ相互に対向する位置関係となるように設置し、流体が流れる方向に計測波を通過させる際の所要時間と、流体の流れに逆らう方向に計測波を通過させる際の所要時間の往路差に基いて流体の流量を検出する超音波式流量計の零点補正方法において、
上流側の超音波センサを送信モードに設定し、上流側の超音波センサから下流側の超音波センサに向けて計測波を発信し、次いで、上流側の超音波センサを受信モードに設定し、前記計測波を、発信元の上流側の超音波センサで受信し、発信から受信に至る順往復時間を検出する第一の時間計測ステップと、
下流側の超音波センサを送信モードに設定し、下流側の超音波センサから流側の超音波センサに向けて計測波を発信し、次いで、下流側の超音波センサを受信モードに設定し、前記計測波を、発信元の下流側の超音波センサで受信し、発信から受信に至る逆往復時間を検出する第二の時間計測ステップと、
順往復時間と逆往復時間の往復時間差を流量計測のオフセット値に換算し、当該オフセット値のレベルを、超音波流量計が導くべき流量の零点として更新する流量補正ステップを経ることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明による超音波式流量計の零点補正装置は、流路の上流及び下流に、一対の超音波センサを、当該流路を横切り、且つ相互に対向する位置関係となるように設置し、流体が流れる方向に計測波を通過させる際の所要時間と、流体の流れに逆らう方向に計測波を通過させる際の所要時間の往路差に基いて流体の流量を検出する超音波式流量計の零点補正装置において、
上流側の超音波センサを送信モードに設定し、上流側の超音波センサから下流側の超音波センサに向けて計測波を発信し、上流側の超音波センサを受信モードに設定し、発信した計測波を発信元の上流側の超音波センサで受信する処理と、
下流側の超音波センサを送信モードに設定し、下流側の超音波センサから上流側の超音波センサに向けて計測波を発信し、下流側の超音波センサを受信モードに設定し、発信した計測波を発信元の下流側の超音波センサで受信する処理を行う流量計測手段と、
上流側の超音波センサの発信時と同センサの受信時を受けて発信から受信に至る順往復時間を算出すると共に、下流側の超音波センサの発信時と上流側の超音波センサの受信時を受けて発信から受信に至る逆往復時間を算出し、順往復時間と逆往復時間の往復時間差を導き当該往復時間差を流量計測のオフセット値に換算し、当該オフセット値のレベルを流量検出手段が導くべき流量の零点として更新する演算手段を備えることを特徴とする。  
補正制御手段の稼働に際し計測波の発信出力を補正用出力に増加させる出力調整手段を備える零点補正装置としても良い。
【発明の効果】
【００１０】
順往復時間と逆往復時間は、環境及び経路が同じで、且つ流体の流れから同じ影響を受けるので、流路の流通の有無にかかわらず理論上は同じである。しかし、上下センサの特性上の相異から、流路の流通の有無にかかわらず共通のオフセット値が生じることとなる。
当該オフセット値を零点補正に用いれば、流路の流通を遮断し、流路内の圧力を常圧にするという極めて困難な環境設定を経ることなく、適時に零点補正を行うことができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）：本発明による超音波式流量計に採用した零点補正方法の一例を示すブロック図、及び（Ｂ）：本発明による超音波式流量計の原理を示したタイミングチャートである。
【図２】本発明による超音波式流量計測方法における超音波センサの配置例及び動作例を示した説明図である。
【図３】本発明による超音波式流量計の零点補正方法における処理の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による超音波流量計の零点補正方法及びその装置の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、流体（この例ではガス）が流通する流路（例えば管路）１を斜めに横切る形で一対の超音波センサ（以下センサと記す）２，２を配置した超音波式流量計の一例を示したものである。
【００１３】
この例は、一方のセンサ２からバースト波（計測波）Ｗを発信し、他方のセンサ２で当該バースト波Ｗを受信し、発信から受信に至るまでの所要時間を計測することによって、流路１を流通するガスの流量を計測する為に、前記一対の超音波センサ２，２と、当該超音波センサ２，２の動作を流量計測モードで制御する流量計測制御手段８と、当該超音波センサ２，２の動作を零点補正モードで制御する零点補正制御手段３と、両センサ２，２の出力を用いて演算を施す演算手段７を備え、当該演算手段７にその演算結果に基いて、前記零点補正制御手段３とともに流量計測に用いる零点の補正に寄与する往復時間検出手段４、オフセット検出手段５、及び零点補正手段６を備える。
【００１４】
[流量計測モード]
この計測は、流体が流れる方向（順方向）にバースト波Ｗを通過させる際の所要時間と、流体の流れに逆らう方向（逆方向）にバースト波Ｗを通過させる際の所要時間の差を検出し、当該差に基いて流体の流量を導く。
【００１５】
その際、流量計測制御手段８は、先ず、上流側の超音波センサ（以下「上センサ」と記す）２を送信モードにし、下流側の超音波センサ（以下「下センサ」と記す）２を受信モードに設定する処理を経て、上センサ２から下センサ２に向けてバースト波Ｗを発信する。演算手段７は、上センサ２の発信時と下センサ２の受信時を受けて、発信から受信に至る所要時間（以下「順所要時間」と記す）を算出する。
続いて、流量計測制御手段８は、下センサ２を送信モードにし、上センサ２を受信モードに設定する処理を経て、下センサ２から上センサ２に向けてバースト波Ｗを発信する。演算手段７は、下センサ２の発信時と上センサ２の受信時を受けて、発信から受信に至る所要時間（以下「逆所要時間」と記す）を算出する。
演算手段７は、順所要時間と逆所要時間の往路時間差を導き、当該往路時間差を流体の流量に換算して出力する。
【００１６】
[零点補正モード]
零点補正制御手段３は、先ず、上センサ２を送信モードに設定する処理を経て、上センサ２から下センサ２に向けてバースト波Ｗを発信する。
次いで、上センサ２を受信モードに設定する処理を経て、先に発信したバースト波Ｗを、発信元の上センサ２で受信する。
往復時間検出手段４は、上センサ２の発信時と同センサ２の受信時を受けて、発信から受信に至る所要時間（以下「順往復時間」と記す）を算出する。
【００１７】
続いて、零点補正制御手段３は、下センサ２を送信モードに設定する処理を経て、下センサ２から上センサ２に向けてバースト波Ｗを発信する。
次いで、下センサ２を受信モードに設定する処理を経て、先に発信したバースト波Ｗを、発信元の下センサ２で受信する。
往復時間検出手段４は、下センサ２の発信時と上センサ２の受信時を受けて、発信から受信に至る所要時間（以下「逆往復時間」と記す）を算出する。
この際、往復であることを以て発信から受信に至る経路が倍増することに鑑み、バースト波Ｗの発信出力を補正用出力に増加させ、流量計測モードにおいては、当該バースト波Ｗの発信出力を計測用出力に下げるなどの機能を奏する出力調整手段を設けることが望ましい。尚、当該例にあっては、零点補正制御手段３及び流量計測制御手段８に、各超音波センサ２，２の送受信モードと共に、計測波Ｗの出力（振幅）を調整する出力調整手段を具備する。
【００１８】
オフセット検出手段５は、順往復時間と逆往復時間の往復時間差を導き、当該往復時間差を流量計測のオフセット値に換算して出力する。例えば、零点補正モードにおける順往復時間と逆往復時間の往復時間差を導き、工場出荷時における順往復時間と逆往復時間の往復時間差を減じて得た値をオフセット値として用いればよい。
【００１９】
零点補正手段６は、オフセット検出手段５が出力したオフセット値のレベルを、当該超音波流量計が流量計測モード下において導くべき流量の零点として更新し、以後の流量計測モードにおける演算手段での演算処理（例えば当該オフセット値を流量計測モードにおける所要時間から減ずる等の処理を施せばよい）に用いる。
【符号の説明】
【００２０】
１  流路，
２  超音波センサ，
３  零点補正制御手段，
４  往復時間検出手段，
５  オフセット検出手段， 
６  零点補正手段，
７  演算手段， 
８  流量計測制御手段,
【図１】
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【図２】
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【図３】
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